## ANALISIS KRITIS TERHADAP PERENCANAAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA SURYA (PLTS) TIPE PHOTOVOLTAIC (PV) SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF MASA

## DEPAN
Supari Muslim 1 , Khusnul Khotimah 2 , Alfiantin Noor Azhiimah 3
1 Guru Besar Pascasarjana Universitas Negeri Surabaya Email: supari@unesa.ac.id
2 Mahasiswa Program S2-PTK, Pascasarjana Universitas Negeri Surabaya Email: khusnulelektro7@gmail.com
3 Mahasiswa Program S2-PTK, Pascasarjana Universitas Negeri Surabaya Email: alfiantinnoor.azhiimah5@gmail.com DOI: http://dx.doi.org/10.31869/rtj.v3i1.1638
Abstract : The development of Planning Solar Power Plants (SPP) of type photovoltaic (PV) systems in Indonesia is very profitable, because Indonesia has consistent sunlight throughout the year. But why is SPP of PV type not yet utilized optimally? To answer these questions, it is necessary to conduct a study  with  the  title  "Critical  Analysis  of  Planning  Solar  Power  Plants  of  Photovoltaic  (PV)  type  as Alternative  Energy  in  the  Future".  The  research  aims  to  find  out  how  far  SPP  of  PV  type  has  been used  optimally.  The  research  was  conducted  by  the  literature  method  on  a  number  of research/planning  on  SPP  of  PV  type  in  Indonesia.  The  study  found  that:  (1)  on-grid  solar  power plants  using  solar  modules  would  be  very  beneficial  if  integrated  with  the  PLN  grid;  (2)  large commercial buildings/public facilities that have flat roof surfaces are ideal places for SPP of PV type development; (3) the ratio of power released by PLN for PJUs is 76.66%, while for solar panels it is 23.3%; (4) research on inverter performance  found that the  highest energy production  was generated by 44-E5 inverters (17,827 kWh) and the lowest energy production was 8-D3 inverters (8,898 kWh); and (5) the main obstacle in SPP of PV type development, that the main components of SPP must still be imported.
Keywords : PLTS, Photovoltaic (PV), PLTS off-grid , PLTS on-grid

## PENDAHULUAN
Pasokan  energi  kelistrikan  saat  ini masih  ditopang  sebagian  besar  oleh  batu  bara, dan  bahan  bakar  minyak  yang  banyak mencemari  lingkungan.  Pada  hal,  kebutuhan akan  energi  di  era  industri  4.0  adalah  energi alternatif  yang  bersih,  ramah  lingkungan,  dan terbaharukan, dimana potensi energi terbarukan seperti tampak pada Tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1. Potensi Energi Terbarukan
Energi Terbarukan Potensi Tenaga Air ( Hydropower ) 75.000 MW Panas Bumi ( Geothermal ) 29.164 MW Biomassa 49.810 MW Surya ( Solar ) 112.000 GWp = 89.600 GW (Sumber: Kementerian ESDM, 2016)
Dari  total  potensi  listrik  yang  dapat dihasilkan  oleh  energi  terbarukan  dari  tenaga air,  panas  bumi,  dan  biomassa  adalah  sebesar
153.974  MW,  hanya  33.52%  yang  dapat terpasang  sebagai  pembangkit  listrik  nasio-nal. Kapasitas terpasang pembangkit listrik nasional,  baik  yang  berbahan  bakar  fosil maupun  yang  sudah  menggunakan  energi terbarukan,  sampai  dengan  pertengahan  tahun 2015 adalah sebesar 51.620 MW. Tenaga surya sendiri,  berpotensi  dapat  menghasilkan  listrik hingga  sebesar  112.000  GWp  atau  setara dengan  89.600.000  MW  (Kementerian  ESDM, 2016). Indonesia memiliki intensitas penyinaran matahari  yang  baik  sepanjang  tahun  karena terletak  di  daerah  katulistiwa  dan  terletak  di daerah  ekuator.  Daerah  ekuator  yaitu  wilayah tengah  yang  membagi  bola  bumi  menjadi bagian utara dan selatan. Posisi ini menyebabkan  ketersediaan  sinar  matahari hampir  sepanjang  tahun  di  seluruh  wilayah Indonesia  kecuali  pada  musim  hujan  dan  saat awan  tebal  menghalangi  sinar  matahari. Berdasarkan  peta  insolasi  matahari,  wilayah Indonesia  memiliki  potensi  energi  listrik  surya sebesar  4.5  kW/m 2 /hari.  Hal  ini  tentu  sangat
potensial untuk dimanfaatkan dalam memenuhi kebutuhan  energi  listrik  mengingat  sejumlah permasalahan yang terkait dengan pembangkitan  listrik  berbahan  bakar  fosil (Kumara,  2017).  Sebaran  Potensi  Energi  Surya di  Indonesia  seperti  tampak  pada  Gambar  1  di bawah ini.
Gambar 1. Sebaran Potensi Energi Surya (Kementerian ESDM, 2016)
Pada Gambar 1 di atas tampak bahwa sebagian besar  wilayah  Indonesia  memiliki  rata-rata jangka panjang intensitas cahaya matahari yang potensial  untuk  menghasilkan  listrik  setara lebih  dari  1.600  kWh  per  meter  persegi.  Ini berarti  bahwa  potensi  pengembangan  energi surya  di  Indonesia  memang  sedemikian  besar, terutama  di  daerah  Nusa  Tenggara  dan  Jawa Timur.  Khusus  untuk  daerah  Nusa  Tenggara, pembangunan  PLTS  dapat  menjadi  alternatif prioritas  untuk  mengatasi  kekurangan  pasokan listrik di daerah tersebut (Kemen-terian ESDM, 2016).
PLTS  merupakan  salah  satu  pembangkit listrik berbasis energi terbarukan yang direkomendaikan  untuk  listrik  di  daerah pedesaan  terpencil,  dimana  sinar  mataharinya melimpah  dan  bahan  bakar  yang  harganya relatif  mahal  namun  sulit  diperoleh.  Alasan utama  menggunakan  teknologi  PLTS  adalah sebagai  berikut:  (1)  sumber  energi  yang melimpah  dan  tanpa  biaya;  (2)  sumber  energi tersedia  ditempat  dan  tidak  perlu  diangkut;  (3) biaya  pengoperasian  dan  pemeliharaan  sistem PLTS  yang  relatif  kecil;  (4)  tidak  perlu pemeliharaan  yang  sering  dan  dapat  dilakukan oleh operator setempat yang terlatih; (5) ramah lingkungan,  karena  tidak  ada  emisi  gas  dan limbah yang berbahaya.
Pemanfaatan  tenaga  matahari  untuk PLTS  sebenarnya  sudah  dilakukan  sejak  lama namun  aplikasinya  masih  terbatas  pada  sistem berdaya  kecil.  Mengapa  demikian  dan  apa
alasannya?  Untuk  memperoleh  gambaran tentang perencanaan PLTS, dilakukan penelitian  dengan  judul:  “Kajian  tentang Perencanaan  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya (PLTS)  Tipe Photovoltaic (PV)  sebagai  Energi Alternatif Masa Depan”.

## KAJIAN TEORI
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)  adalah  pembangkit  yang  mengubah energi  surya/matahari  menjadi  energi  listrik sebagai salah satu sumber energi alternatif yang ramah lingkungan (energi terbarukan). Menurut Furqani  &  Mangapul  (2013),      sel  surya  atau yang  sering  disebut  sebagai  sel  fotovoltaik berasal   dari bahasa inggris yaitu photovoltaic . Photovoltaic berasal dari dua kata yaitu “photo” yang  berarti  cahaya  dan  kata  “volt”    adalah nama    satuan    tegangan    listrik.  Sel  surya merupakan  sebuah  device  semikonduktor  yang memiliki  permukaan  luas  yang  terdiri  dari rangkaian  diode  tipe    “p”    dan  “n”,  yang mampu  merubah  energi  matahari  menjadi energi  listrik.  Sel    surya  bergantung  pada  efek fotovoltaik  untuk      menyerap  energi  matahari dan  menyebabkan  arus  mengalir  antara  dua lapisan bermuatan yang berlawanan.
Perbedaan  utama  dari  panel  sel  surya adalah  bahan  dari  sel  surya.  Bahan  sel  surya yang paling umum digunakan adalah crystalline silicon  yang  terdiri  dari:  (1)  polycrystalline adalah  bahan  crystalline  berwarna  kebiruan dengan  bercak-bercak  biru  muda  dan  biru  tua (dimana jenis ini paling banyak digunakan pada pembangkit  listrik  tenaga  surya  skala  kecil) dengan  efisiensi  sekitar  angka  belasan  persen; (2)  monocrystalline  adalah  bahan  crystalline yang mempunyai  efisiensi  lebih  baik,    tetapi harganya    relatif    lebih  mahal  (jenis  ini  dapat dikenali dengan warnanya  yang  kebiruan polos tanpa  bercak);  (3)  lapisan  tipis  amorphous silicon  adalah  silicon  yang  berwarna  agak gelap    kehitaman  yang  umum    digunakan  pada perangkat  dengan    konsumsi    daya  sangat rendah seperti kalkulator. Efisiensi dari jenis ini paling  rendah  yaitu  sekitar  3-5%.  Keunggulan dari  amorphous  silicon  adalah  harga  yang terjangkau  tetapi  tidak  seefisien  crystalline silicon sel surya (Furqani & Mangapul, 2013)
Energi  radiasi  surya  dapat  diubah menjadi  arus  listrik  searah  dengan  menggu- nakan  lapisan-lapisan  tipis  dari  silikon  (Si) murni atau bahan semikonduktor lainnya. Pada
saat  ini  silikon  merupakan  bahan  yang terbanyak  dipakai.  Silikon  merupakan  unsur yang  banyak  terdapat  di  alam.  Untuk  keper- luan pemakaian sebagai semikonduktor, silikon harus dimurnikan hingga suatu tingkat pemurnian  yang  tinggi  sekali.      Pada  suhu  nol absolut  (0 o K)  semua  ikatan  kova-lensi  berada dalam  keadaan  utuh  dan  leng-kap.    Bilamana suhu naik, atom-atom akan mengalami keadaan getaran  thermal.  Getaran-getaran  ini  yang meningkat  dengan  suhu,  pada  suatu  saat  dapat mengganggu beberapa ikatan kovalensi.
Terganggunya  ikatan  kovalensi  dalam kristal  semikonduktor  pada  suhu  lingkungan biasa  mempunyai  beberapa  akibat  besar terhadap sifat-sifat listrik kristal itu dan penting dalam penjelasan efek photovoltaik.
Pada  penelitian  yang  dilakukan  oleh Alifyanti & Tambunan yang berjudul “Pengaturan  Tegangan  Pembangkit  Listrik Tenaga Surya (PLTS)  1000 Watt” menemukan bahwa pada saat terjadi tumbukan, energi yang dikandung oleh photon ditransfer pada elektron yang  terdapat  pada  atom  sel  surya  yang merupakan  bahan  semikonduktor.  Dengan energi  yang  didapat  dari  photon,  elektron melepaskan  diri  dari  ikatan  normal  bahan semikonduktor  dan  menjadi  arus  listrik  yang mengalir  dalam  rangkaian  listrik  yang  ada. Dengan  melepaskan  dari  ikatannya,  elektron tersebut  menyebabkan  terbentuknya  lubang atau “hole”.
Gambar 2. Konversi Cahaya Matahari Secara umum, konstruksi sebuah photovoltaic  terdiri  dari  tiga  bagian  yaitu:  (1) lapisan  penerima  radiasi;  (2)  lapisan  tempat terjadinya pemisahan muatan akibat fotoinduksi; (3) lapisan kontaktor
Gambar 3. Penampang Photovoltaic Kualitas  Photovoltaic  tergantung  dari  efisiensi kerja  fotovoltaik  tersebut.  Apabila  fotovoltaik memiliki  efisiensi  yang  baik,  maka  daya  yang dihasilkan  akan  maksimal  dan  rugi-rugi  yang terjadi  akan  semakin  kecil.  Fotovoltaik  dengan efisiensi  yang  tinggi  dan  rugi-rugi  yang  kecil inilah  yang  bisa  disebut  sebagai  fotovoltaik yang baik. Efisiensi pada fotovoltaik dipengaruhi  oleh  beberapa  hal  diantaranya adalah  insolasi  matahari  (I),  luas  kolektor fotovoltaik  (Ac)  dan  daya  kolektor  (IV)  max yang  dimiliki  fotovoltaik.  Secara  matematis dapat dituliskan sebagai berikut:
Keterangan: η p = efisiensi fotovoltaik (IV) max = daya kolektor maksimum (W) I = Insolasi matahari (W/m 2 ) AC  = luas kolektor fotovoltaik (m 2 )
Nilai efisiensi sebuah modul surya sangat tergantung  pada  nilai Peak  Sun  Hour (PSH).
PSH sangat subyektif tergantung pada
karakteristik  lingkungan  termasuk  lamanya penyinaran  matahari  dan  indeks  kecerahan  di suatu tempat.
Daya  yang  dihasilkan  panel  surya maksimum  diukur  dengan  besaran  Wattpeak (Wp),  yang  konversinya  terhadap    Watthour (Wh)  tergantung  intensitas    cahaya  matahari yang  mengenai  permukaan  panel.  Selanjutnya daya  yang  dikeluarkan  oleh  panel  surya  adalah daya panel dikalikan lama penyinaran. Contoh: sebuah  panel  surya  berkapasitas  50  Wattpeak disinari  matahari  dengan  intensitas  maksimum selama  8  jam  maka  daya  yang  dihasilkan adalah  50  kali  8  Watthour  atau  400  Watthour. Daya  sebanyak  ini  dapat  digunakan  untuk menyalakan  4  buah  lampu    25  Watt  selama  4 jam  atau  sebuah  televisi  hitam  putih  40  Watt selama  10  jam.  Total  pengeluaran  listrik (wattage) dari panel sel surya adalah sebanding dengan  voltase/tegangan  operasi  dikalikan dengan  arus  operasi  saat  ini.  Panel  sel  surya dapat  menghasilkan  arus  dengan  voltase  yang berbeda-beda.  Hal  ini  berbeda  dengan  baterai, yang  menghasilkan  arus  dari  voltase  yang relatif konstan.
Karakteristik  luaran/output  dari  panel  sel surya  dapat  dilihat  dari  kurva  performansi, disebut  I-V  curve.  I-V  curse  menunjukkan hubungan antara arus dan voltase.
Gambar 4. I-V Curve
Gambar  di  atas  menunjukkan  tipikal kurva  I-V.  Voltase  (V)  adalah  sumbu horizontal.  Arus  (I)  adalah  sumbu  vertikal. Kebanyakan kurva I-V diberikan dalam Standar Test  Conditions  (STC)  1000  watt  per  meter persegi  radiasi  (atau  disebut  satu  matahari puncak/one  peak  sun  hour)  dan  25  derajat Celcius/77  derajat  Fahrenheit  suhu  solar  cell panel.  Sebagai  informasi,  STC  mewakili kondisi optimal dalam lingkungan laboratorium. Kurva  I-V terdiri dari 3 hal yang penting yaitu:
1.
Maximum Power Point (Vmp dan Imp)
Pada  kurva  I-V,  Maximum  Power  Point  (Vmp dan  Imp)  adalah  titik  operasi,  dimana maksimum  pengeluaran/output  yang  dihasilkan oleh  panel  sel  surya  saat  kondisi  operasional. Dengan  kata  lain,  Vmp  dan  Imp  dapat  diukur pada  saat  panel  sel  surya  diberi  beban  pada  25 derajat Celcius dan radiasi 1000 watt per meter persegi.  Pada  kurva  di  atas  voltase  17  volts adalah  Vmp,  dan  Imp  adalah  2,5  ampere. Jumlah  watt  pada  batas  maksimum  ditentukan dengan  mengalikan  Vmp  dan  Imp,  sehingga jumlah  watt  maksimum  pada  STC  adalah sebesar 43 watt.
2. Voltage Open circuit (Voc)
Voltage  Open  Circuit  (Voc)  adalah  kapasitas tegangan  maksimum  yang  dapat  dicapai  pada saat  tidak  adanya  arus  (current).  Pada  kurva  I- V,  Voc  adalah  21  volt.  Daya  pada  saat  Voc adalah 0 watt.  Voc panel sel surya dapat diukur di  lapangan  dalam  berbagai  kondisi.  Saat membeli  modul,  sangat  direkomendasikan untuk  menguji  voltase,  agar  dapat  diketahui “apakah  voltase  cocok  dengan  sepisifikasi pabrik”.  Saat  menguji  voltase  dengan multimeter  digital  dari  terminal  positif  ke terminal  negatif.  Voltage  Open  Circuit    (Voc) dapat diukur pada pagi hari dan sore hari.
3. Short Circuit Curret (Isc)
Short  Circuit  Current  (Isc)  adalah  maksimum output  arus  dari  panel  sel  surya  yang  dapat dikeluarkan  (output)  di  bawah  kondisi  dengan tidak  ada  resistansi  atau  hubung  pendek.  Pada kurva  I-V  di  atas  menunjukkan  perkiraan  arus 2,65  Ampere.  Daya  pada  Isc  adalah  0  watt. Short  circuit  current  dapat  diukur  hanya  pada saat membuat koneksi langsung antara terminal positif dan negatif dari panel sel surya.

## METODE
Penelitian ini adalah penelitian literature  yang  dilakukan  sebagai  kegiatan pengumpulan  informasi  yang  relevan  dengan topik yang dijadikan obyek penelitian (Notar & Cole,  2010).  Teknik  pengumpulan  data dilakukan  dengan  melakukan  kajian  terhadap buku-buku  Pusat  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS) dan  sejumlah  artikel  tentang  PLTS  (2009- 2019).  Teknik  analisis  data  yang  digunakan adalah  dengan  mendeskripsikan  data  dan informasi  dalam  bentuk  kalimat  yang  mudah dipahami  sebagai  upaya  memperoleh  jawaban dari  permasalahan  yang  diteliti  (Sugiyono,
2006),  terkait dengan beberapa studi kelayakan tentang  PLTS  di  Indonesia.  Jurnal  yang  dikaji berupa  jurnal  yang  terkait  dengan  PLTS,  baik tipe on-grid maupun off-grid.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Pada dasarnya terdapat  dua  tipe  PLTS yaitu photovoltaic (PV)  dan  solar  thermal.
Gambar 6. PLTS Tipe Solar Thermal Gambar 5. PLTS Tipe Photovoltaic (PV)
PLTS  PV  menggunakan  panel  surya yang  dapat  langsung  mengubah  tenaga  surya menjadi  listrik.  Sedangkan  PLTS  solar  thermal mengumpulkan  panas  dari  matahari  untuk memanaskan  sejumlah  besar  liquid  hingga menghasilkan  uap  yang  kemudian  digunakan untuk  memutar  turbin  guna  menghasilkan listrik. Prinsip kerja  sederhana dari PLTS solar thermal  digunakan  pada  pemanas  air  rumah tangga (biasanya dipasang pada atap rumah dan digunakan untuk memanaskan air mandi).
Secara  umum,  PLTS  PV  saat  ini  adalah pilihan  yang  lebih  populer  dengan market  size yang jauh  lebih  besar  diban-ding  PLTS  solar thermal.    Hal    ini    terutama    karena
keterbatasan  teknis  PLTS  solar  thermal  yang menyebabkan    lokasi    pemasangan    harus    di tempat-tempat  terten-tu  yang  memiliki direct irradiation (tidak    fleksibel)    dan    secara hitungan  ekonomis  hanya  bisa  jika  dipasang dalam    skala    besar    di    atas    20    MW    (tidak bisa    dipasang    dengan    sistem    terdistribusi model  PLTS  PV  yang  umum).
Gambar 6. Gambaran Sistem Photovoltaic
Sistem Photovoltaic berawal dari modul/panel  yang  mengubah  tenaga  surya menjadi  listrik.  Arus    listrik    yang  dihasilkan pada  tahap  ini  masih  berupa  arus  listrik  searah atau direct  current (DC).  Selanjutnya,  inverter mengubah arus listrik DC  menjadi  arus  listrik bolak-balik    atau alternating    current (AC) agar arus listrik dapat dialirkan dan  digunakan lebih    lanjut  ((melalui  transformator  sesuai dengan  tegangan  yang  dikehendaki,  jika diperlukan).
Kotak  sekering  atau fusebox berfungsi untuk  membagi  sebagian  arus  listrik    untuk penggunaan    rumah    tangga    atau  pembangkit sendiri.  Sistem  dapat    dilengkapi    dengan baterai    untuk    menyimpan    kelebihan    energi listrik  yang  belum  digunakan  atau  disalurkan. Namun  saat    ini,    nilai    investasi    untuk komponen    baterai    masih    sangat    tinggi sehingga    dapat    membuat    sebuah    PLTS menjadi    tidak    ekonomis,  terutama  PLTS berkapasitas  kecil.  Oleh  karena  itu  dalam praktik, banyak PLTS yang tidak menggunakan baterai  dan  langsung  menya-lurkan  seluruh daya listrik yang dihasilkan,  setelah  dikurangi penggunaan  sendiri.
Sistem  menggunakan  meteran  guna mencatat  jumlah  listrik  yang  disalurkan  dari PLTS  ke  jaringan  atau grid .  Jika  PLTS menggunakan jaringannya sendiri untuk menyalurkan  listrik  hingga  ke  rumah  tangga, maka  jaringan    yang    digunakan  disebut off- grid .  Sedangkan  jika  PLTS  menggunakan jaringan  dari  perusahaan  listrik  lainnya,  seperti
PT. PLN (Persero) di Indonesia, maka jaringan yang  digunakan  disebut on-grid. Angka  daya listrik  yang  disalurkan  (yang  tercatat  pada meteran)  menjadi  dasar  untuk  menghitung penjualan  listrik  dari  PLTS,  dimana  penjualan tersebut diperoleh dengan mengalikan kuantitas listrik disalur-kan  yang  tercatat  pada  meteran dengan    FIT.    Perlu    menjadi  catatan,  bahwa meteran  biasanya    dipasang    sedekat  mungkin dengan    jaringan    ( on-grid ),  sehingga  sebuah PLTS  perlu  memperhatikan  jarak  antara  area pembangkitnya  dengan  titik    jaringan  tempat meteran  dipasang  atau  disebut point  of connection  (POC ).  Semakin      jauh    jarak tersebut,  semakin  besar  nilai  investasi  yang harus    disediakan    PLTS    untuk    membangun penghubung  dari  pembangkit  ke  POC  dan semakin    besar    risiko    “menguapnya”    listrik yang  sudah  dihasilkan  pembangkit  selama perjalanan    menuju    POC. Rule    of    thumb untuk  “penyusutan”  atau  “penguapan”  listrik ini    adalah    sebesar    5%    (jarak    dari pembangkit  ke  POC  sekitar 10 km).
Kementerian  Energi  dan  Sumber  Daya Mineral  Republik  Indonesia  (2018)  dalam bukunya  yang  berjudul  Instalasi  Pembangkit Listrik  Tenaga  Surya  menerangkan  bahwa PLTS  PV  adalah  sistem  pembangkit  listrik energi terbarukan yang paling banyak dikembangkan  oleh  negara-negara  di  dunia karena memiliki keunggulan yang sudah diakui secara  internasional,  diantaranya  adalah:  (1) cukup  banyak  tersedia  produsen  (skala  besar maupun kecil) yang dapat menyediakan produk berkualitas  mulai  dari  panel  surya,  inverter, electrical  balance  system,  monitoring  system , hingga  jasa  konstruksi  teknis  dan  pengadaan; (2)  lini  produk  terkait  PLTS  yang  terus berkembang; (3) sudah terdapat pengembangan protokol  pengujian  dan  standar  internasional yang berkelanjutan; (4) kecenderungan penurunan  harga  komponen  utama  (panel surya,  inverter);  (5)  meningkatnya  pemahaman teknis  dari  penyedia  jasa;  (6)  berkembangnya permodelan  yang  dapat  diandalkan  dan  jumlah sumber  data  tenaga  matahari;  dan  (7) meningkatnya kepercayaan lembaga jasa keuangan  internasional  terhadap bankability dari proyek PLTS.
PLTS on-grid adalah  sistem  PLTS  yang terhubung  dengan  jaringan  distribusi  PLN dengan  mengoptimalkan  pemanfaatan  energi dari  panel  surya  untuk  menghasilkan  energi
listrik  semaksimal  mungkin.  Dengan  adanya sistem  ini  akan  mengurangi  tagihan  listrik rumah  tangga,  dan  memberikan  nilai  tambah pada  pemiliknya.  PLTS on-grid adalah  sebuah sistem  yang  bekerja  secara  langsung  di  panel surya.  Teknologi  sistem  ini  tidak  memakai baterai,  dan  listrik  yang  dihasilkan  langsung digunakan  untuk  berbagai  keperluan.  Listrik yang  dihasilkan  adalah  listrik  AC  sehingga sistem panel surya on-grid ini dapat diterapkan bersama-sama  dengan  jaringan  distribusi  PLN. Pembangkit  listrik  tenaga  surya  sistem on-grid ini  cocok  diterapkan  di  perumahan  dengan memanfaatkan  atap  sebagai  ruang  untuk menyerap  energi  matahari.  Sistem  ini  jika dipasang bersamaan dengan PLN akan mengurangi pengeluaran biaya listrik.
Penerapan  sistem  PLTS on-grid dapat dijalankan  secara  bersamaan  dengan  sistem kelistrikan  PLN.  Dalam  sistem  ini,  jaringan listrik  PLN  berperan  sebagai  penyalur  atau penghubung arus listrik yang berasal dari panel surya  yang  dialirkan  pada  beban.  Pada  siang hari,  penggunaan  listrik  dapat  meman-faatkan energi  listrik  dari  sinar  matahari  dan  pada malam  hari  karena  tidak  ada  sinar  matahari menyebabkan  tidak  ada  produksi  listrik  dari solar  panel,  maka  dapat  menggunakan  arus listrik  yang  berasal  dari  PLN.  Untuk  PLTS skala besar umumnya sistem PLTS disambungkan  dengan  jala-jala  PLN  di  sisi Tegangan  Menengah  (TM)  20  Kv  dengan menggunakan transforrmator step-up.
Keuntungan  menggunakan  sistem  PLTS on-grid adalah  sebagai  berikut:  (1)  dengan sistem  monitoring  yang    terintegrasi,  dapat mengetahui  listrik yang   dihasilkan oleh PLTS dan  memonitor      penggunaannya;  (2) mengurangi  besarnya  tagihan    listrik  dengan memproduksi  sendiri  tenaga  listrik  tanpa  perlu khawatir dengan kenaikan tarif listrik PLN; (3) energi yang dihasilkan merupakan energi bersih dan  ramah  lingkungan  karena  bersumber  dari matahari;    (4)  dengan  memanfaatkan    energi gratis dari matahari untuk  menghasilkan energi Listrik  yang  dapat    digunakan    kapan      dan dimana    saja  selama    matahari  menyinari tempat tersebut; (5) pembangunan sistem PLTS sangat cepat dibandingkan dengan pem-bangkit listrik yang  lain,  rata-rata  6  bulan sistem  PV sudah    dapat  menghasilkan      listrik;  (6)  sistem PLTS  mudah  di-operasikan  sehingga  tidak memerlukan ke-ahlian khusus untuk
mengoperasikan sistem ini; (7) sistem pembangkit      ini  sangat      praktis  dan      tidak memiliki  komponen    bergerak    (motor), sehingga  perawatan    rutin  sistem    ini  lebih mudah dibanding sistem pembangkit konvensional; (8) tidak   menggunakan   BBM baik   bensin   ataupun   solar   sehingga biaya operasional  bulanan  menjadi  lebih  murah;  (9) komponen      PV      memiliki      umur      teknis yang   cukup   lama (25 tahun) sehingga sistem PLTS ini  cukup  beralasan  (secara  ekonomis) jika  dibangun    sebagai    alternatif    pembangkit listrik  terbarukan.
Photovoltaik (PV) adalah teknologi yang berfungsi  untuk  mengubah  atau  mengkonversi radiasi  matahari  menjadi  energi  listrik  secara langsung.  PV  biasanya  dikemas  dalam  sebuah unit  yang  disebut  modul.  Dalam  sebuah  modul surya  terdiri  dari  banyak  sel  surya  yang    bisa disusun    secara    seri    maupun    paralel. Sedangkan    yang    dimaksud  dengan  surya adalah  sebuah  elemen  semikonduktor  yang dapat  mengkonversi  energi  surya  menjadi energi listrik atas dasar efek fotovoltaik.
Secara  umum,  mekanisme  kerja  sistem PLTS on-grid diawali dengan panel surya yang menangkap  cahaya  matahari  menjadi  energi listrik.    Energi    listrik    dari    rangkaian    modul (array)  dikumpulkan  di array   junction  box yang  didalamnya    juga    terdapat    pengaman listrik    DC.    Dari junction    box ,    listrik    DC diubah    menjadi  listrik  AC  oleh on-grid inverter . On-grid  inverter ini  juga  yang mengatur  besaran  tegangan  dan  arus    dari modul  surya  agar  terjadi energi harvest yang optimal.  Energi  listrik  keluaran  dari beberapa unit inverter dikumpulkan oleh blok    konektor sekaligus  pengaman  AC  switch-board/Panel Interkoneksi  yang  juga  terhu-bung  ke  Panel distribusi  eksisting. Agar  dapat terhubung  ke jaringan  PLN  maka  diperlukan  transformator untuk    menyesu-aikan    tegangan  keluaran inverter  sehingga  sama  dengan  tegangan jaringan PLN.
Gambar 7. Prinsip Kerja PLTS on-grid
Gambar 8. Ilustrasi PLTS Terkoneksi Jaringan Skala Besar (sumber: tmlenergy.co.id, 2018)
Spesifikasi  umum  peralatan  utama  PLTS dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Modul Surya
Modul  surya  yang  tersusun  dari  sel-sel Polycrystalline Silicone yang dirangkai menjadi satu  modul  sehingga  mengha-silkan  daya  yang optimum.
Gambar 9. Modul Surya
2. String Combiner Box String  combiner  box  adalah  panel  sistem tegangan  DC  yang  berisi  switch  pemisah dan  fuse.  Dilengkapi  pula  dengan  Surge arrester  pada  kedua  bus  positif  dan  negatif untuk  antisipasi  adanya  lonjakan  listrik. Merupakan  pengumpul  dari  seluruh  array sebelum  diubah  listriknya  dari  jenis  DC menjadi AC oleh inverter.

## Gambar 10. String Combiner Box
3. Grid Inverter
Grid  inverter  merupakan  peralatan  yang berfungsi untuk merubah arus searah (DC) dari PV  Array  menjadi  arus  bolak-balik  (AC)  pada sisi  beban/  grid.  Grid  Inverter  terintegerasi dengan  MPPT  sehingga  mampu  mengonversi energi  dari  PV  secara  optimal.  Keluaran  listrik AC dapat berupa satu fasa atau tiga fasa.
Gambar 11. Grid Inverter
4. Panel Distribusi
Panel  distribusi  adalah  interconnection  box yang  berfungsi  sebagai    penghu-bung  antara output inverter, grid dan beban. AC
Switchboard ditempatkan di outdoor, sedangkan  panel  distribusi  pada  indoor.  Pada panel distribusi juga terdapat monitor tegangan, arus,  frekuensi,  daya,  dan  energi  yang dihasilkan  oleh  PV  dan  disalurkan  ke  grid maupun ke beban.
Gambar 12. Panel Distribusi 5. Sistem Monitoring Sistem monitoring merupakan sistem monitoring data energi yang dihasilkan oleh PV  Array.  Sistem  monitoring  menampilkan dan  merekam  data  elektrikal  dan  data meteorologi  dari  PLTS  (seperti  temperatur lingkungan dan radiasi matahari)
Gambar 13. Sistem Monitoring
6. Sensor Meteorologi
Sensor meteorologi merupakan peralatan  untuk mengumpulkan data meteorologi lingkungan di sekitar  PLTS  berupa  temperatur  dan  radiasi matahari.
Gambar 14. Sensor Meteorologi
7. Kabel Photovoltaic (PV)
Kabel  Photovoltaic  (PV)  dan  kabel  power disesuaikan  dengan  kebutuhan  pembangkit, yang terdiri dari kabel DC dan AC.
Gambar 15. Kabel Photovoltaic
8. Grounding System
Grounding  system  adalah  sistem  pentanahan peralatan  yang  dibuat  dengan  menggunakan rod/ batang tembaga, berfungsi utama mendukung  keselamatan  dalam  pengoperasian dan perawatan.

## Gambar 16. Grounding System
9. Trafo Daya
Power transformer/trafo daya berfungsi mengubah  level  tegangan.  Untuk  sistem  PLTS on-grid ,  diguna-kan  trafo  380/20kV  untuk dapat  tersambung  dengan  jaringan  tegangan menengah PLN 20 kV.
Gambar 17. Trafo Daya
Terkait  dengan  PLTS,  telah  banyak dilakukan  penelitian  oleh  berbagai  pihak, seperti dijelaskan sebagai berikut:
1. Naim  dan  Wardoyo  (2017),  melakukan penelitian  dengan  judul  “Rancangan  Sistem Kelistrikan  PLTS  On  Grid  1500  Watt dengan  Back  Up  Battery  di  Desa  Timampu Kecamatan  Towuti”  menerangkan  bahwa Photovoltaic (PV)  yang  digunakan  adalah berjumlah  6  buah  dengan  kapasitas  masing- masing  250  Wp,  solar charge  controller (teknologi  MPPT  yang  efisien  dalam pengisian battery) dengan  kapasitas  1500 Watt, AKI basah sebanyak 2 x 100 Ah dan 2 x  60  Ah  dikombinasi  seri  dan  parallel dengan  tegangan  24  Volt  dan  kapasitas muatan  160  Ah,  inverter  jenis Pure  Sine Wave dengan kapasitas 1500 Watt dan kWh meter  jenis  piringan  yang  dapat  bergerak atau berputar ke kiri dan ke kanan atau maju dan mundur.
2. Di  samping  mudah  dioperasikan,  bukan berarti PLTS tanpa kendala. Kumara (2010) melakukan penelitian yang berjudul “Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  Skala Rumah  Tangga  Urban  dan  Ketersediaannya di  Indonesia”  menemukan  kendala  utama PLTS  adalah  bahwa  komponen  utama  dari PLTS  masih  harus  import,  meskipun komponen-komponen  yang  lain  sudah tersedia di tanah air.
3. Dalam rangka pemanfaatan teknologi tenaga surya,  Sihombing  dan  Kasim  (2013) melakukan penelitian dengan judul “Perencanaan  Sistem  Penerangan  Jalan Umum  dan  Taman  di  Areal  Kampus  USU dengan  menggunakan  Teknologi  Tenaga Surya  (Aplikasi  di  Areal  Pendopo  dan Lapangan  Parkir)”,  dengan  bahan-bahan
komponen  panel  surya  yang  terdiri  dari modul  surya,  baterai  charger,  baterai, controller,  dan  lampu  LED,  menemukan bahwa:  lampu  penerangan  jalan  (PJU) dengan  tenaga  matahari  berbasis  LED  jenis hi-power adalah sangat terang, hemat energi dan tahan lama; (2) penggunaan PJU tenaga surya  sangat  efisien  jika  dibanding  dengan PJU  yang  bersumber  dari  listrik  PLN;  dan (3)  perbandingan  daya  yang  dikeluarkan PLN  untuk  penerangan  umum  adalah sebesar  76,66%,  sedangkan  dengan  panel surya  yang  menggunakan  baterai  accu  12 Ah adalah sebesar 23,3%.
4. Agar  dapat  berfungsi  secara  optimal,  PLTS perlu  dirancang  dengan  baik.  Dengan penelitian  yang  berjudul  “Analisis  Desain Sistem  Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya Kapasitas 50 WP”, Ramadhan, Diniardi, dan Mukti  (2016)  membuat  PLTS  dengan kapasitas  50  WP,  dengan  bahan-bahan  dan prosedur  sebagai  berikut:  (1)  alat  yang digunakan adalah sel surya, untuk mengkonversikan  radiasi  sinar  matahari menjadi  energi  listrik  (proses  photovoltaic);
(2) agar energi surya dapat  digunakan pada malam  hari,  maka  pada  siang  hari  energi listrik  yang  dihasilkan  disimpan  terlebih dahulu  ke  baterai  yang  dikontrol  oleh regulator;  (3)  luaran  regulator  langsung dihubungkan dengan inverter untuk mengubah  arus  DC  menjadi  AC;  (4)  posisi photovoltaic  dikendalikan  secara  otomatis, agar  selalu  menghadap  matahari  sehingga dapat  menangkap  pancaran  matahari  secara maksimal. Dengan bahan-bahan dan prosedur  tersebut,  penelitian  menemukan bahwa  daya  keluaran  rata-rata  PLTS mencapai  38,24  Watt,  dan  arus  yang diperoleh sebesar 2,49 A.
5. Berbeda  dengan  keempat  penelitian  di  atas, Hikmawan dan Suprayitno (2018)
melakukan penelitian yang berjudul “Bangun  Lampu  Penerangan  Jalan  Umum (PJU)  menggunakan  Solar  Panel  Berbasis Android”.  Penelitian  ini  menghasilkan sebuah  rancangan  Alat  Lampu  Penerangan Jalan  (PJU)  yang  dikontrol  oleh  Arduino serta  menggunakan  solar  panel  sebagai sumber tegangan dan sensor cahaya. Sensor cahaya akan bekerja dan membaca intensitas cahaya  matahari.  Saat  siang  hari  sensor memberikan masukan pada arduino
sehingga  lampu  otomatis  padam  dan  saat malam  hari  sensor  memberikan  masukan pada  arduino  sehingga  lampu  otomatis menyala.  PJU  juga  dapat  dikontrol  dengan menggunakan  Gadget  Android  melalui Modul  bluethoot  HC-05.  Hasilnya  Lampu otomatis  menyala  dan  padam  sesuai  dengan pembacaan  Sensor  Cahaya  dan  komunikasi antara  Mikrokontroller  Arduino  dengan Smartphone Android dengan bantuan Modul Bluethoot  HC-05  dapat  berfungsi  dengan baik.  Masalah  yang  terjadi  pada  alat  ini adalah  bahwa  mikrokontroller  Arduino hanya  dapat  menerima  perintah  dari Smartphone Android dengan jarak maksimal  15  meter  saja.  Oleh  karena  itu dibutuhkan  solusi  agar  mikrokontroller dapat menerima perintah dari mana saja dan tidak  terbatasi  oleh  jarak  dari  smartphone android.
6. Dalam  rangka  meningkatkan  kapasitas PLTS, Suriadi dan Syukri (2010) melakukan penelitian  yang  berjudul  “Perencanaan Pembangkit  Listrik  Tenaga  Surya  (PLTS) Terpadu  menggunakan  Software  PVSYST pada Kompleks Perumahan di Banda Aceh”, menyarankan: (1) bahwa untuk perencanaan sebuah  pembangkit  listrik  tenaga  surya (PLTS)  pada  perumahan  perlu  diperhatikan kapasitas  masing-masing  komponen  PLTS; (2)  perlu  dilakukan  perhitungan  untuk kebutuhan  distribusi  listrik  rumah  tangga sebesar  26,927  kWh  perharinya  dengan menggunakan sofware PVsyst. Bahan-bahan yang digunakan adalah modul  surya dengan kapasitas  200  Wp,  baterai  sebanyak  30  unit dengan  kapasitas  100  Ah,  baterai  charge regulator  (BCR)  dengan  kapasitas  arus sebesar 500 A dan inverter dengan kapasitas daya  12  kW.  Penelitian  membuktikan bahwa sistem PLTS ini mampu melayani 10 rumah masing-masing dengan daya sambung 6 A.
7. Unjuk  kerja  inverter  sebagai  bagian  penting dari  PLTS  juga  perlu  diketahui.  Penelitian dengan judul “Analisis Produksi Energi dari Inverter pada Grid-connected PLTS 1 MWp di  Desa  Kayubihi  Kabupaten  Bangli”, dilakukan oleh Bagus Kumara, dan
Ariastina  (2017).  Bagus,  Kumara,  dan Ariastina menganalisis
Grid-connected PLTS 1 MWp Kayubihi yang menggunakan 50  unit  inverter  dengan  kapasitas  masing-
masing  20  kW.  Penelitian  ini  bertujuan untuk  mengetahui  unjuk  kerja  inverter  serta pengaruh  posisi  string  array  terhadap produksi  energi  PLTS.  Analisis  produksi energi  di  PLTS  Kayubihi  dilakukan  dengan memetakan  persentase  produksi  energi  dari setiap  inverter,  kemudian  inverter  dengan persentase  produksi  energi  tertinggi  dipilih sebagai  acuan  untuk  menilai  unjuk  kerja dari  49  inverter  yang  lain.  Analisis  juga memperhatikan  letak  string  array  yang terhubung dengan inverter serta berdasarkan kondisi di lokasi PLTS terpasang. Penelitian menyimpulkan  bahwa  produksi  energi tertinggi  dihasilkan  oleh  inverter  44-E5 sebesar  17.827  kWh  dan  terendah  adalah inverter  8-D3  sebesar  8.898  kWh.  Inverter dengan  produksi  energi  rata-rata  tertinggi adalah  inverter  44-E5  sebesar  72,47 kWh/hari  dan  terendah  adalah  inverter  11- C5 sebesar 39,26 kWh/hari.

## PENUTUP
1. PLTS  on-grid  yang  menggunakan  modul surya  dapat  digabungkan  dengan  jaringan PLN  sehingga  menghasilkan  listrik  yang ramah lingkungan dan bebas emisi  (solusi Green Energi bagi perkotaan);
2. Penerapan  sistem  PLTS  on-grid  yang diintegrasikan  dengan  sistem  kelistrikan PLN  sangat  menguntungkan  karena  pada siang  hari  dapat  memanfaatkan  energi listrik dari sinar matahari dan pada malam hari dapat menggunakan energi listrik dari PLN;
3. Bangunan  komersial  atau  fasilitas  umum berukuran  luas  yang  memiliki  permukaan atap  datar  (tidak  terhalangi  dari  cahaya matahari)  merupakan  tempat  yang  ideal untuk pengembangan fasilitas energi listrik tenaga surya (PLTS);
4. PLTS on-grid dapat diterapkan di perumahan/kantor  (dengan  sistem  daya  1 fasa/220V)  maka  untuk:  (1)  sebuah  PLTS dengan kapasitas   1300Wp perlu luas atap 8  m 2 dengan  estimasi  rata-rata  daya  yang dihasilkan  sebesar  160  kWh/bulan;  (2) kapasitas  sistem  5500  Wp  membutuhkan luas atap 32.5 m 2 yang akan menghasilkan 660  kWh/bulan;  dan    (3)  skala  besar (pabrik,  gedung,  hotel)  yang  memerlukan kapasitas 20 kWp, membutuhkan luas atap
sekitar  130  m2  dengan  estimasi  rata-rata daya 2400 kWh/bulan;
5. Lampu  penerangan  jalan  (PJU)  dengan tenaga  matahari  berbasis  LED  jenis  hi- power  menghasilkan  PJU  yang  sangat terang,  hemat  energi  dan  tahan  lama;  (2) penggunaan  PJU  tenaga  surya  sangat efisien  jika  dibanding  dengan  PJU  yang bersumber  dari  listrik  PLN;  dan  (3) perbandingan  daya  yang  dikeluarkan  PLN untuk  PJU  adalah  sebesar  76,66%, sedangkan  dengan  panel  surya  yang menggunakan  baterai  accu  12  Ah  adalah sebesar 23,3%.
6. Penelitian  terkait  dengan  kinerja  inverter menghasilkan  temuan  bahwa  produksi energi  tertinggi  dihasilkan  oleh  inverter 44-E5  yaitu  sebesar  17.827  kWh  dan produksi energi terendah adalah inverter 8- D3 (8.898 kWh). Inverter dengan produksi energi  rata-rata  tertinggi  adalah  inverter 44-E5  yaitu  sebesar  72,47  kWh/hari  dan terendah  adalah  inverter  11-C5  yaitu sebesar 39,26 kWh/hari.
7. Kendala utama pembangunan/ pemanfaatan PLTS adalah bahwa komponen  utama  dari  PLTS  masih  harus import,  meskipun  komponen-komponen yang lain sudah tersedia di tanah air.

## DAFTAR PUSTAKA
Akhmad, K. (2005). Pembangkit Listrik Tenaga Surya  dan  Penerapannya  untuk  Daerah Terpencil. Pusat Pengkajian dan Penerapan  Teknologi  Konversi  dan Konservasi Energi, BPP-Teknologi,
Jakarta.  Vol  1  (1),  1-34.  ISSN:  1858- 3075. Alifyanti,  D.  F.  &  Tambunan,  M.  .J.  (tanpa tahun). Pengaturan Tegangan Pembangkit Listrik Tenaga Surya
(PLTS)    1000  Watt.  Jurusan  Teknik
Elektro STT PLN. pp. 79-95. Vol 1.
Boedoyo,  M.S.  (2012).  Potensi  dan  Peranan
PLS  sebagai  Energi  Alternatif  Masa Depan  di  Indonesia.  Jurnal  Sains  dan Teknologi  Indonesia.  Vol  14(2),  146- 152.
Hasan,  H.  (2012).  Perancangan  Pembangkit Listrik  Tenaga  Surya  di  Pulau  Saugi. Jurnal  Riset  dan  Teknologi  Kelautan (JRTK) Vol 10(2), 169-180.
Hikmawan,  S.R  &  Suprayito,  E.A.  (2018). Rancang  bangun  Lampu  Penerangan Jalan  Umum  (PJU)  Menggunakan  Solar Panel Berbasis Android. ELINVO
(Electronics, Informatics, and Vocational
Education).  3(1),  9-17.  ISSN  2580-6424 (printed),  ISSN  2477-2399  (online), DOI: 10.21831/elinvo. v3i1.15343.
Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral Republik  Indonesia.    (2018).  Instalasi
Pembangkit Listrik Tenaga Surya.
Jakarta: Kementerian ESDM. Kumara,    N.  S.  (2010).  Pembangkit  Listrik Tenaga  Surya  Skala  Rumah  Tangga Urban dan Ketersediaannya di Indonesia. Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Udayana. pp. 68-75. Vol 9.
Naim,  M.  &  Wardoyo,  S.  (2017).  Rancangan Sistem  Kelistrikan  PLTS  On  Grid  1500 Watt  dengan  Back  Up  Battery  di  Desa Timampu  Kecamatan  Towuti.  Teknik Mesin  Akademi  Teknik  Sorowako. ISSN: 2085-8817.
Nathawibawa,  A.A.  N.  B.  B,  Kumara,  I.  N.  S dan  Ariastina,  W.  G.  (2017).  Analisis Produksi Energi dari  Inverter pada Grid- connected  PLTS  1  MWp    di  Desa Kayubihi  Kabupaten  Bangli.  Jurnal Teknologi  Elektro,  Vol.  16,  No.  1, Januari-April 2017, pp-131-140.
Otoritas  Jasa  Keuangan.  (2016).  Pembiayaan
Pembangkit Listrik Tenaga Surya. Jakarta: LPEM FEB UI.
Ramadhan,  A.  I.,  dkk.  (2016).  Analisis  Desain Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Surya Kapasitas  50  WP.  Jurnal  Teknik  Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Jakarta. 37(2), 59-63. http://ejour nal.undip.ac.id/index.php/teknik.
Sihombing,  D.T.B.  &  Kasim,  S.  T.  (2013).
Perencanaan  Sistem  Penerangan  Jalan Umum dan Taman di Areal Kampus Usu dengan Menggunakan Teknologi  Tenaga Surya  (Aplikasi  Pendopo  dan  Lapangan Parkir).    Departemen  Teknik  Elektro Fakultas  Teknik  Universitas  Sumatera Utara. Vol. 3. 2013, pp.118-123.
Suriadi  &  Syukri,  M.  (2010).  Perencanaan
Pembangkit Listrik Tenaga Surya (PLTS)  Terpadu  menggunakan  Software PVSYST pada Kompleks Peruma-han di
Banda  Aceh.  Jurnal  Rekayasa  Elektrika.
Vol 9 (2), 77-80.
TML  Energy.  Solar  Energy  Solution  (2018). Utility  Scale  Solar  Photovoltaic  (PV) Power Plant 2 x 1 MWp in Maumere and Ende, East Nusa Tenggara